Cientistas desenvolvem planta-robô que promete revolucionar estudo ambiental





Para criar os chamados 'plantoides', os cientistas decifraram os movimentos das raízes de vegetais e os transportaram para o mundo da inteligência artificial. Eles então adaptaram a morfologia e as habilidades naturais das raízes a um sistema eficiente de perfuração e análise da terra.

Segundo os pesquisadores, o protótipo da planta sintética tem "vida própria".
Os 'plantoides' são capazes de explorar e penetrar a terra com um gasto mínimo de energia - economia de até 70% se comparado com sistemas tradicionais de perfuração linear - devido à redução do atrito com as barreiras naturais de ambientes irregulares.

"Na universidade, aprendemos questões relativas à botânica, mas aqui se trata de compreender as plantas sob um ponto de vista tecnológico", disse à BBC Brasil a bióloga italiana Barbara Mazzolai, coordenadora do projeto Plantoid, no Centro de Micro-BioRobótica do Instituto Italiano de Tecnologia(IIT), em Gênova.

Entre as aplicações futuras da invenção, estão da descontaminação de um terreno até a exploração de minérios, passando pela busca por água e o estudo da comunicação entre as plantas.

O projeto, financiado pela União Europeia, envolve o IIT, a Universidade dos Estudos de Florença, o Instituto de Bioengenharia de Barcelona, na Espanha, e o Politécnico Federal de Lausanne, na Suíça.

Raiz robótica

Ao contrário das plantas reais, que crescem sempre, o desenvolvimento do robô vegetal se limita à quantidade de material depositada dentro do tronco. Ele é alimentado por diferentes fontes de energia, entre elas a solar.

O plantoide foi desenvolvido em plástico, com uma impressora 3D. Um mecanismo interno permite ao robô armazenar dentro de si tudo o que lhe serve para continuar a sua viagem ao interior da terra.

As raízes artificiais do plantoide avançam por meio de tentáculos inteligentes que descem pela base.

"Este robô se autoconstrói. A única parte fixa é a ponta final, onde estão instalados os sensores", explica Barbara Mazzolai. "É como o crescimento dos nossos cabelos. Eles crescem da raiz na cabeça, e não da ponta final", diz ela.

As raízes artificiais crescem e investigam o subsolo a partir de um programa que responde a dois estímulos: "ao do operador, que pode dar a ordem de procurar água, por exemplo, e ao do próprio robô, inspirado biologicamente, projetado e programado para medir parâmetros como temperatura, umidade, gravidade", explica a coordenadora italiana.

"Ele tem ainda sensores químicos - para detectar a presença de fósforo, nitrogênio, potássio - e físicos, como o tato - que é fundamental para a integridade robótica."

A fiação inteligente termina na ponta da raiz artificial, que é formada por uma cápsula de teflon. Esta ponta concentra os dispositivos sensíveis que vão "ler" o terreno. "Entre eles, temos um que mede a força aplicada por uma raiz quando encontra uma pedra no caminho", conta Barbara Mazzolai.

O desafio foi o de transformar a reação de uma raiz natural diante de um problema como este em complicados algoritmos, que formam a base da linguagem robótica que determina o comportamento do plantoide.
"Tivemos que estudar o movimento das raízes embaixo da terra. Elas mudam de estratégia quando se deparam com um solo muito duro, por exemplo. Quando encontram um obstáculo, giram ao redor como espirais até achar uma saída, ou procuram fraturas. Assim, elas reduzem a força e a energia para superá-lo. Esta foi uma pesquisa difícil de ser feita", conta Barbara Mazzolai.

A partir daí criaram-se os programas que permitem ao plantoide imitar os movimentos e as percepções das plantas naturais.

Testes

Os pesquisadores estudaram diferentes tipos de plantas para desenvolver os plantoides, mas se concentraram, principalmente, no milho."Porque era mais fácil de cultivar em laboratório e tem uma raiz bem ramificada, relativamente grande", disse a pesquisadora.

"É muito belo ver a estratégia da planta para sobreviver e se defender no meio ambiente. Ela está presente desde o início dos tempos e tem conseguido se adaptar sempre", disse Barbara Mazzolai.

O protótipo atual chega a perfurar meio metro de terreno, mas futuras questões mais específicas exigirão uma escavação mais profunda, como uma hipotética exploração de petróleo ou de uma superfície deserta de um planeta distante.

"Em função de uma determinada aplicação, as dimensões devem ser revistas. O nosso robô é demonstrativo, por enquanto", diz Barbara Mazzolai. "O objetivo é gerar novas tecnologias e linhas de pesquisa."

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